垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施.docx
《垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施
垂直运输井架的设计和装拆安全技术措施
⑴、井架设计:
井架的截面轮廓尺寸为1.60×2.00米。
主肢角钢用l75×8;缀条腹杆用l60×6。
1、荷载计算:
为简化计算,假定在荷载作用下只考虑顶端一道缆风绳起作用,只有在风荷载作用下才考虑上下两道缆风绳同时起作用。
①吊篮起重量及自重:
kq2=1.20×1000=1200kg
②井架自重:
参考表2-67,q2=0.10t/m,28米以上部分的总自重为:
nq2=(40-28)×100=1200kg
20米以上部分的总自重为:
nq1=20×100=2000kg。
③风荷载:
w=w0k2kβaf(kg/m2) 式中
基本风压w0=25kg/m2。
风压高度变化系数kz=1.35(风压沿高度是变化的,现按均布计算,风压高度变化系数取平均值);
风载体型系数k,根据《工业与民用建筑结构荷载规范》表12,k=kp(1+n)=1.3(1+η),挡风系数φ=σac/af(ac为杆件投影面积;af为轮廓面积)。
当风向与井架平行时,井架受风的投影面积σac=[0.075×1.40(肢杆长度)×2(肢杆数量)+0.06×2(横腹杆长度)+0.06×2.45(斜腹杆长度)]×29(井架为29节)×1.1(由节点引起的面积增值)=15.13m2,井架受风轮廓面积af=hh=40.6×2.0=81.2m2(h为井架高度,h为井架厚度)。
所以,ω=σac/af=15.3/81.2=0.19,h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.88。
风振系数β,按自振周期t查出,t=0.01h=0.01×40.6=0.406秒,由表2-71查得β=1.37。
所以,当风向与井架平行时,风荷载:
w=w0.kz.1.3ω(1+η).β.af=25×1.35×1.3×0.19×(1+0.88)×1.37×81.2=1740kg
沿井架高度方向的平均风载:
q=1740/40.6=43kg/m
当风向沿井架对角线方向吹时,井架受风的投影面积:
σac=[0.075×1.40×3+0.06×2×sin450+0.06×1.6×sin450+
0.06×2.45×sin450+0.06×2.13×sin450]×29×1.1
=(0.075×1.40×3+0.06×2×0.70+0.06×1.6×0.70+0.06×
2.45×0.70+0.06×2.13×0.70)×29×1.1=21.0m2
井架受风轮廓面积af=(b×1.4×sin450+h×1.4×sin450)×29
=(1.60×1.4×0.70+2.0×1.4×0.70)×29=102m2
所以,ω=σac/af=21/102=0.206;h/b=2/1.6=1.25,由表2-68查得η=0.86。
自振周期t=0.406秒,由表2-71查得β=1.37。
计算荷载时,根据《工业与民用建筑结构荷载规范》表12,当风从对角线方向吹来时,对单肢杆件的钢塔架要乘系数ψ=1.1。
所以,w,=w0.kz.1.3ω(1+η)ψ.β.af
=25×1.35×1.3×0.206(1+0.86)×1.1×1.37×102
=2590kg
沿井架高度方向的平均风载:
q,=2590/40.6=64kg/m
a、变幅滑轮组张t1及其产生的垂直和水平分力:
前面已算出:
t1=1920kg。
垂直分力:
t1v=t1sinβ=1920×sin440=1920×0.695=1340kg.
水平分力:
t1h=t1cosβ=1920×cos440=1920×0.719=1380kg.
b、缆风绳自重t2及其产生的垂直和水平分力:
t2=n.ql2/8f
式中:
n---缆风绳根数,一般为4根;
q---缆风绳自重,当直径为13-15mm时,q=0.80kg/m;
l---缆风绳长度(l=h/cosr,h---井架高度,r---缆风绳与井架夹角)
f---缆风绳垂度,一般控制f=l/300左右。
所以,t2=n.ql2/8f=4×0.80×(40.6/cos450)2/8×0.03(40.6/cos450)=740kg
垂直分力:
t2v=t2cosr=t2cos450=740×0.707=520kg。
水平分力:
t2h=0(对井架来说,4根缆风绳的水平分力相互抵消)。
c、起重时缆风绳的张力t3及其产生的垂直和水平分力:
起重时只考虑顶端一道缆风绳起作用,在起重时缆风绳的张力:
t3=k(q1+q)×7.80+g1×7.80/2/hsin450
=1980×7.80+300×3.90/40.6×0.707
=576kg
垂直分力:
t3v=t3cosr=576×cos450=408kg。
水平分力:
t3h=t3sinr=576×sin450=408kg。
d、风荷载作用下,缆风绳张力产生的垂直和水平分力:
在风荷载作用下,考虑井架顶部及20.60米处上、下两道缆风绳皆起作用,故整个井架可近似按两等跨连续梁计算。
顶端缆风处:
水平分力 t4h=0.375q,l=0.375×64×20=480kg,
垂直分力 t4v=t4h=480kg
中间缆风处:
水平分力 t5h=1.25q,l=1.25×64×20=1600kg
垂直分力 t5v=t5h=1600kg
e、摇臂杆轴力n0及起重滑轮组引出索拉力s1对井架引起的垂直和水平分力:
水平分力:
nh1=(n0-s1)cosa=(3770-2100)cos300=1670×0.866=1450kg
垂直分力:
nv1=(n0-s1)sina=(3770-2100)sin300=1670×0.50=835kg
f、起重滑轮组引出索拉力s1经导向滑轮后对井架的垂直压力:
nv2=s1=2100kg
g、提升吊篮的引出索拉力s2对井架的压力:
nv3=s2=f0kq2=1.06×1.20×1000=1280kg
2、内力计算:
①轴力:
㈠、o截面(摇臂杆支座处)井架的轴力
n0=kq2+nq2+t1v+t2v+t3v+t4v+nv1+nv2+nv3
=1200+1200+1340+520+408+480+835+2100+1280
=9360kg
㈡、d截面(第一道缆风处)井架的轴力
nd=kq2+nq1+t1v+t2v+t3v+t4v+t5v+nv1+nv2+nv3
=1200+2000+1340+520+408+480+1600+835+2100+1280
=11760kg
②弯矩:
㈠、风载对井架引起的弯矩:
考虑上、下两道缆风绳同时起作用,因而近似的按两跨连续梁计算(忽略上、下缆风绳支点处位移不同的影响)。
m01=t4h×12-1/2q,×122
=480×12-1/2×64-122
=1150kg-m
md1=-0.125×q,×202
=-0.125×64×202
=-3200kg-m
㈡、起重荷载引起的水平分力对井架产生的弯矩:
此时只考虑顶端的缆风绳起作用。
m02=(t1h-t3h)×12+(t1v+t3v+nv1+nv2)×2.55/2
=(1380-408)×12+(1340+408+835+2100)×1.28
=11800+6000
=17800kg-m
nd2=(t1h-t3h)×20-nh1×8+(t1v+t3v+nv1+nv2)×2.55/2
=(1380-408)×20-1450×8+(1340+408+835+2100)×1.28
=19440-11600+6000
=13840kg-m
所以,井架o截面的总弯矩:
m0=m01+m02=1150+17800=18950kg-m
井架d截面的总弯矩:
md=md1+md2=3200+13840=17040kg-m
③ 截面验算:
㈠井架截面的力学性能:
查型钢特性表得:
主肢:
∟75×8 a0=11.50cm2,4a0=46cm2,z0=2.15cm2,ix=iy=60cm4,
imin=25.30cm4,rmin=1.48cm。
缀条:
∟60×6 a0=6.91cm2,ix=23.30cm4,z0=1.70cm2,rx=1.84cm,
imin=9.76cm4,rmin=1.19cm。
井架的总惯矩:
y-y轴:
iy=4[iy+a0(bz1/2-z0)2]
=4[60+11.50(160/2-2.15)2]
=279000cm4
x-x轴:
ix=4[ix+a0(bz2/2-z0)2]
=4[60+11.50(200/2-2.15)2]
=440000cm4
y,-y,轴和x,-x,轴:
i,y=i,x=ix×cos2450+iy×sin2450
=440000×0.7072+277000×0.7072
=221000+140000
=361000cm4
井架的总惯矩以iy=279000cm4最小,截面验算应采用iy进行验算。
㈡井架的整体稳定验算:
(计算轴力、弯矩时,风荷载是按井架对角线方向考虑的,故偏于安全)。
井架的整体稳定验算,按格构式构件偏心受压计算:
①、o截面:
n0=9360kg、m0=18950kg-m.
井架的长细比:
λy=l0/√iy/4a0=4060/√279000/46=51.8
井架的换算长细比:
λ0=√λ2y+40.a/a1=√51.82+40×46/2×6.91
=53.0
相对偏心率:
ε=m0/n0.a/w=1895000/9360×46/279000/160/2=2.68
查《钢结构设计规范》附录表21,得稳定系数ωpg=0.257
所以,σ0=n0/ωpga=9360/0.257×46=792kg/cm2;iy,偏于安全,不再验算。
㈢、主肢角钢的稳定验算:
①. o截面的主肢角钢验算:
n0=9360kg、m0=18950kg-m.
主肢角钢的轴力:
n=n0/4+m0/255
=9360/4+1895000/255
=2340+7420
=9760kg
已知主肢角钢的计算长度l0=1.40m。
∟75×8的rmin=1.48cm。
λ=l0/rmin=140/1.48=94。
由《钢结构设计规范》附录四附表16查得稳定系数ω=0.644。
所以,σ=n/ωa0=9360/0.644×11.50=1270kg/cm2<[σ]
②、d截面的主肢角钢验算:
nd=11760kg、md=17040kg-m。
主肢角钢的轴力:
n=nd/4+nd/255=11760/4+1704000/255
=2940+6680=9620kg。
ω=0.644 所以,σ=n/ωa0=9620/0.644×11.50=1300kg/cm2<[σ]
③、缀条验算:
o截面的剪力:
按《钢结构设计规范》第43条:
q=20a=20×60=920kg。
按内力分析:
考虑两道缆风绳均起作用,所以,
q=t3h+q,×12+nh1-t1h
=408+64×12+1450-1380
=1246kg
取计算剪力为q=1246kg。
缀条的内力:
n=q/2cosa=1246/2×200/245=763kg
缀条的计算长度l0=245cm,rmin=1.19。
所以,计算长度λ=l0/rmin=245/1.19=206
查得稳定系数ω=0.170,所以,
σ=n/ωa=763/0.170×6.91=645kg/cm2<[σ],满足要求。
3、结论:
通过上述截面验算知道,本工程选用的厦门市德毅机械有限公司制造的型号为ssd60的井架提升机,在上述荷载作用下是安全的。
⑵、井架安装和拆除安全技术措施:
1、井架搭设高度和起重量必须按设计规定要求,严禁超负荷使用。
2、井架的底座必须安置在坚硬地基上,埋深不得少于1m;井架基础土层承载力,应不小于8kpa,并浇筑c20混凝土,厚度300mm、基础表面平整偏差不大于10mm。
3、高度为10-15m的井架应设缆风一组(4-8根);每增高10m加设一组。
缆风绳上端要用吊耳和卸甲连接,并用3只以上钢丝绳夹头紧固。
4、井架采用附墙者应用刚性支撑与建筑物牢固连接,连接点必须经过计算,井架附墙杆不得附着在脚手架上,附墙杆材质应与井架的材质相同。
5、井架搭至10m高度必须设临时缆风,待固定缆风或附墙支撑设置后,方可拆除。
缆风绳与地面夹角应为45-60度,与地锚或桩头必须牢固连接。
地锚、桩头要安全可靠,桩头后须有拖桩。
如使用木桩,木桩直径不得小于15cm,埋深不少于1.5m。
禁止将缆风绳栓在树木、电杆上。
6、高度在30m以上的井架,其缆风绳上的花兰螺丝,必须加以保险。
穿越马路时,要采取可靠的安全措施。
7、缆风绳不准在高压线上方通过,与高压架空线必须保持规定的安全距离。
8、井架的立柱应垂直稳定,其垂直偏差应不超过高度的千分之一,接头应相互错开,同一平面上的接头不应超过2个。
井架导向滑轮与卷扬机绳筒的距离,带槽卷筒应大于卷筒长度的15倍,无槽光筒应大于卷筒长度的20倍。
9、井架运输通道宽度不小于1m,搁置点必须牢靠,通道两边必须装设防护栏杆,并装有安全门或安全栅栏。
10、井架吊篮必须装有防坠装置和定型化的停靠装置,冲顶限位器和安全门;吊篮提升应使用双根钢丝绳;吊篮两侧装有安全挡板或网片,高度不得低于1m,防止手推车等物件滑落;吊篮的焊接必须符合规范。
11、井架底层周围及通道口,必须装设隔离防护栅,井架高度超过30m,须搭设双层安全棚;如无法设置隔离棚,则井架四周必须挂安全网,安全网应三面包满。
12、井架必须装设可靠的避雷和接地装置;卷扬机应单独接地并装防雨罩。
13、卷扬机应采用点动开关。
井架吊篮与每层楼面必须有醒目的信号装置或标志。
14、装设起重把杆的井架,底部应有3-4t的压重物,把杆底座要高出建筑物,把杆顶部不得高于井架;起重把杆与井架的夹角应在45-70度之间,并设保险钢丝绳。
起重钢丝绳应装设限位装置。
把杆不得碰到缆风绳。
15、井架吊篮内严禁乘人。
井架进行保养维修工作时,必须停止使用。
井架的平撑、斜撑、缆风绳等严禁随意拆除。
16、拆除井架应先设置临时缆风。
遇没有两层缆风绳的井架,应对下层缆风绳采取可靠的安全措施后,方可拆除顶层缆风绳。
拆除井架要设警戒区,并指定专人负责,操作人员必须戴安全带。